40光信息科学与技术毕业论文-基于MCS51 单片机的激光稳频温度控制输出系统设计

1、本科毕业设计（论文）说明书基于 mcs51 单片机的激光稳频温度控制输出系统设计院（系） 物理科学与技术学院华 南 理 工 大 学毕 业 设 计 （论文） 任 务 书兹发给 光电 02 班学生 段晓东 毕业设计（论文）任务书，内容如下：1.毕业设计（论文）题目：基于 mcs51 单片机的激光稳频温度控制输出系统设计 2.应完成的项目： （1）设计温度信号显示硬件电路 （2）设计半导体制冷片的温度控制硬件电路 （3）设计温度控制分析和处理软件 3.参考资料以及说明： （1）闫玉德, 俞虹。mcs51 单片机原理与应用，机械工业出版社，2002 （2）analog device, inc. ad7

2、711 database, , 2004（3）texas instruments, inc., tlc5620 database,,2001 （4）analog device,inc., ad587 database,, 2005 （5）fairchild semiconductor corporation, tip142 database, 2001 （6）texas instruments, inc., a7800 series database,, 2003 （7）赵严，高春清，李家泽，魏光辉

3、。用于激光稳频的精密温控系统设计， 激光与红外，2004，34(3)：186188 4. 本毕业设计（论文）任务书于 2006 年 3 月 25 日发出，应于 2006 年 6 月 5 日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。专业教研组（系）、研究所负责人 审核 年 月 日 指导教师 签发 年 月 日毕业设计（论文）评语：半导体激光器或固体激光器的性能受自身温度的影响很大，因此半 导体激光器或固体激光器的恒温控制非常重要。所以段晓东同学论文选 题具有比较重要的意义。段晓东同学在参考了国内外文献基础上介绍了 核心控制部件 at89c52 单片机和字符型液晶显示模块，讨论了以铂电 阻、ad771

4、1 模数转换芯，tlc5620（数模转换芯片）、tip142（达林顿 管）为主的器件设计方法。控制 tec 的方案中，将测得的温度和预设温 度相比较得到差值，tec 的电流将随差值温度做相应的调整，以达到控 制目标的温度。设计了一个温度控制系统，在 25范围内该系统达到了 小于 0.5的控制精度。该同学该能完成任务书规定的要求，按要求按 时完成外文翻译，译文质量较好，论文结构合理、分析较详细，结论正 确。若能进一步提高控制系统精度，设计的 tec 温度控制输出系统具有 很大的实用价值。论文答辩过程中能较好地阐述论文的主要内容，较准 确地回答与论文有关的问题。段晓东同学论文达到了本科毕业论文水

5、平。毕业设计（论文）总评成绩： 毕业设计（论文）答辩负责人签字：年月日目录摘要. iiiabstract . iv第一章 绪论. 11.1研究的目的和意义 . 11.1.1 温度对激光波长的影响10 . 11.1.2 温度对激光寿命的影响10 . 11.1.3 温度对激光输出功率的影响10 . 21.2国内外研究现状 . 21.3本文安排与内容 . 4第二章 控制单元及显示器件的选择与设计. 52.1电源的选择. 52.2控制单元的选择 . 52.3显示模块. 82.3.1 显示模块的选择 . 82.3.2 显示模块的软件设计 .9 第三章 前向通道的设计.113.1温度传感器部分 .113.

6、1.1 温度传感器的选择 . 113.1.2 铂电阻测量电路 . 113.2模数转换模块 . 123.2.1 ad7711 简介. 123.2.2 ad7711 与温度传感器和单片机的连接 . 153.2.3 ad7711 软件设计. 15 第四章 后向通道的设计. 174.1数模模块的设计 . 174.1.1 tlc5620 简介. 174.1.2 tlc5620 的电路连接. 184.1.3 tlc5620 软件的设计. 184.2tec 模块的设计. 19华南理工大学学士学位论文4.2.1 tec 工作原理. 194.2.2 tec 驱动电路. 204.3控制 tec 软件设计以及整体软

7、件. 224.3.1 tec 控制软件设计. 224.3.2 整体软件流程图 . 22 总结. 23 参考文献. 24 附录 i 电路原理图 . 25 附录 ii 源程序. 27致谢 35ii摘要当应用半导体激光器或固体激光器时，总是希望它能长期稳定地工作。半导体 激光器或固体激光器的工作状况受自身温度的影响很大，因此半导体激光器或固体 激光器的恒温控制显得极为重要。本文主要讨论了一种以半导体制冷块（tec）为温 度控制执行单元的目标温度控制方法。文中给出的系统主要包括四个部分：测温模 块，显示模块，中央控制模块和 tec 控制模块。文中首先介绍了该方法的核心控制部件 at89c52 单片机和

8、字符型液晶显示模 块，显示模块用于显示所测目标器件的温度。然后讨论了以铂电阻为核心的测温模 块的设计方法，该部分主要使用的是铂电阻和 ad7711 模数转换芯片。最后讨论了控 制 tec 的方法。这种方案中，将测得的温度和预设温度相比较得到差值，tec 的电 流将随差值温度做相应的调整，以达到控制目标的温度。在温控部分中给出了一种 简单的 tec 驱动电路,该部分主要使用的器件是 tlc5620（数模转换芯片）、tip142（达林顿管）。为验证此种方案的可行性，我们设计了一个温度控制系统，在 25 范围内该系统达到了小于 0.5的控制精度。关键词： 单片机；恒温控制；热电制冷器ivabstra

9、ctwhen semiconductor or solid-state laser is used, we expect that it can work stably for a long time. but its own temperature has great influence on the work situation. therefore, the stable and constant control of the temperature of semiconductor or solid-state laser is very important. in this pape

10、r, we present a method to control the target temperature. here, the tec is used as actuator of temperature control. in the system presented in the paper, there are four main parts: thermoscope, monitor, cpu and the tec control module.firstly, the core control component at89c52 (single chip microcomp

11、uter) and the character lcd module are introduced. the lcd module is used to display the measured temperature of target. and then the design method of platinum resistance thermoscope is discussed. in this unit, platinum resistance and ad7711(a kind of a/d ic) are the main components. last, a method

12、controlling tec is presented in this paper. in this scheme, the measured and preset temperatures are compared to get the difference one. then the current of the tec is adjusted with the temperature difference to control the target temperature. a simple tec driving circuit is given in the temperature

13、 control part, in which the tlc5620 (dac chip) and tip142 (darlington transistor) are the main components. in order to validate the feasibility of the scheme, we designed a temperaturecontrol system. in the range of 25, the temperature control precision of the system isless then 0.5 .key words: sing

14、le chip microcomputer; constant temperature control; thermo-electric cooler第一章 绪论1.1 研究的目的和意义激光是二十世纪的重大发明之一，半导体激光器（ld）是激光的主要分支之一， 半导体激光器出现于 1962 年，以半导体材料为工作物质的 ld 有如下一些特点：体 积小，容易组装进其它设备中；低功率、低电流(一般为 2 伏特电压时 15 毫安)直接 抽运，可由传统的晶体管电路直接驱动；能有效地将电能转化为光能,实际效率大于50%；能以 2 万兆赫兹以上的频率直接调制抽运电流，进而调制其输出；能在单片 机上与电子场效

15、应晶体管、微波振荡管、双极性晶体管以及 iii v 族半导体的光 学部件形成集成光电子电路；基于半导体的制造技术，适用于大批量生产；在输出 光束大小上与典型的硅基光纤相容，能调节输出光束的波长使其工作在这类光纤的 低损耗、低色散区域9。由于 ld 有上述良好的特点，在干涉测量、固体激光器和光存储等技术领域有着 广泛的应用，引起人们极大的关注和浓厚的研究兴趣，近年来半导体激光器得到了 迅速发展8。但半导体激光器也有不足的地方，随着半导体激光器功率的增大，激 光器自身的温度变化对激光器输出性能的影响就比较明显了。温度对半导体激光器 的影响主要包括以下几个方面：1.1.1 温度对激光波长的影响10在

16、激光二极管泵浦固体激光器中为实现对激光晶体的谱线耦合，必须调整激光 二极管的输出波长，使其与激光晶体的吸收峰值相匹配。激光二极管的输出波长主 要由其掺杂浓度、工作电流和工作温度决定。由于有源层材料的禁带宽度随着温度 升高而变窄，使波长向长波方向移动，移动量与器件的结构和有源区材料有关，约 为 0.20.3nm/，在电流恒定的情况下，温度每升高 1,激光波长将增加大约 0.20.3nm。因此需要将温度控制在激光器适合的温度下，并使温度起伏小于 0.1， 这样才能使激光器输出稳定的波长。因此，可以用适当的温度控制来微调激光的峰 值波长，以满足对波长的严格要求。1.1.2 温度对激光寿命的影响10正

17、常工作时，大功率激光二极管的热耗很大，约占总功耗的 50%-75%。若不能及 时散热，就会使芯片温度急剧升高，输出功率严重下降，并影响使用寿命。粗略估 计，壳温每升高 30，寿命就减少一个数量级。11.1.3 温度对激光输出功率的影响10大功率激光二极管最大输出功率以及功率波动都与温度相关。温度的升高将引 起阀值电流增大，进一步使输出功率下降，功率波动变大。理想情况下，半导体激 光器的 p-i 关系是线性曲线，温度的变化将引起激光二极管的 p-i 工作特性曲线非 线性畸变，这对于调制激光二极管不利。所以，必须给激光二级管提供恒定而且能 够精密调整的工作温度，才能保证激光二极管稳定地工作。由以上

18、论述可以知道，半导体激光器的性能受自身温度影响很大，因此设计一 种精度比较高的温度控制系统是非常必要的。1.2 国内外研究现状目前，随着计算机技术，传感器技术的迅速发展，温度控制系统也有了很大的 变化。具有以下特点:(1)前端采用各种新型的传感器作为探测器，大大的提高了整个系统的测量精 度，并且给许多物理参数的测量带来了新的方法。(2)采用以微型计算机为核心的数字化处理技术。计算机技术的应用给测控仪器 带来了巨大的变化，模拟量转化为数字量之后，计算机可以对数字量做各种变换处 理，永久存储记录，远近距离传输，多种方式结果输出等，在控制方面可以采用先 进的控制技术，使系统的动态性能得以优化，并使人

19、机对话更加方便，使测控仪器 自动化,智能化。温度数字控制系统较之温度模拟控制系统有以下优点。温度数字控 制系统的控制核心是“数字微处理器/控制器”芯片，所以它具有运算和通信能力。 能够自动的进行显示、控制、线形化、通信等功能，这是模拟控制系统所不具备的， 它可以使生产者控制温度控制器成本的同时提高它的可靠性。(3)功能繁多，综合测量，并且具有标准的输入输出接口，便于和其他设备互联。 可实现多变量协调控制。以上这些特点，反映了测控仪器的发展方向，同样也反映了半导体激光器泵浦 的固体激光器温度控制系统的发展趋势。目前国外研究这类产品的公司有很多，其中比较有代表性的公司和产品有以下 这些：lake

20、shore crytronis 公司推出 cs-501 型产品，在 o.ok873k273600) 温度范围内其控制稳定性为士 0.001 k，使其在控制的新领域中有很高的使用价值。analogic 公司(peabody ， mass)的产品在电噪声环境中仍保持高精度，它将150db 的普通振荡衰减器和一个数字式的“灵巧”滤波器组合在一起，从而进一步 使噪声衰减，同时又能检测实际的输入的精确变化，并在下一个转换周期内进行校28正。在采用 19 位 a/d 转换器的电压输入精度为 0.01 % 。i/o 包括一个双向 rs-232d接口，两个相互隔离的继电器，在 130vac 或 30vdc 下

21、额定电流为 5a,模拟输出高限 为+10v 或 24ma。moore 公司(spring house,pa)的产品 nyero382 就是以微处理器为基础，这 种产品把逻辑及顺序控制功能与温度控制结合起来，还把逻辑、程序设计及 pid 控 制功能结合起来。顺序设计可多达 20 步，并可具有多重 i/o 条件且在每个控制点都 有定时器。datel ( mansfield,mass)公司的 pm-5050 型是将以微处理器为基础的操作和许 多用于热电偶型温控仪的菜单驱动方式结合在一起的。这样就可以进行串行通讯， 而且可以使用 50 个以上的 ascii 码指令来获得数据及进行控制。称做 genes

22、is 的控 制装置扩大了 west 仪器仪表公司的 gardsman 型多回路 pid 温度/过程控制器的用 途，采用一个 16 位微控制器就能控制4到 32 个回路的加热或加热/冷却过程。其最 重要的特点就是采用了一种简单的处方卡片将重要的过程参数存储于其上。它们可 以被安放在控制器中，并且不同的卡片对应一个公式。当它按照要求工作时，卡片 就能够复制下一次所需处方的条件。能获得高分辨率的温度数据是 instrulab 公司的系统 3300 热敏电阻数字式温度 仪的特色。它的特点是具有 12 通道的“自动扫描”功能。当采用 ysi400 系列热敏 电阻传感器时其分辨串为 0.001 度。这个精

23、度是通过对每个通道单独地进行编程使 之尽可能地符合标准热敏电阻曲线或用户标定的传感器的特性曲线来获得的。微处理控制器和软件组合在一起。可形成更多的功能。love(wheeling,iii)控 制公司把它的 300 系列过程控制器与其以 rs-485 为基础的、具有附加软件分析功能 的“lovelink”通讯协议网络结合在一起，用来进行统计过程控制。300 系列采用 的是不易失存贮器，而不需要备用电池。dynisco(norwood, nass)公司的 2300 型把多种控制功能与串行通讯结合在1/4din 组件中。它的特点是:全能可编程输入、自动稳定 pid 控制、遥控和第二给 定值功能、加热

24、/冷却方式和双位可编程报警。这个单元接收所有热电偶、热电阻、 直流电压信号的输入信号。串行通讯在 15.019.2k 波特范围之内可选择 rs-232, rs-422 或 rs-4858。对国内而言，生产温度控制器的厂家很多，而生产专门用于激光器的温度控制 器相对较少。其中比较出色的一家是广州奥科自动控制设备有限公司，它们生产的 xmct 系列温度控制器(模块式)具有较高的性能指标，实用性强、可靠性较高，具有 上下限报警功能。控制温度范围：-19.9+99.9，分辨率为 0.1。，还有广东容 济自动化设备有限公司的 cd401/cd901 单回路温度控制器,其中 d901 主要功能和技 术指标

25、如下：主要功能：1.最新的自主校正(sat)功能(可以自动校正 pid 常数)2.大屏 led 显示3.加热/制冷控制4.rs-485 数字通讯5.温度报警：加热器断线报警、控制环断线报警 主要技术指标：1.采样周期: 0.5sec2.积分时间常数：1-3600sec3.微分时间常数：1-3600sec10由以上这些可以看出，国外的温度控制系统一般都采用了比较复杂的电路和控 制技术，因此所达到的精度都比较高，但价格都比较昂贵，一般都需要上千美元。 而国内的产品比较少，而且精度一般都比较低，因此对半导体激光器温度控制系统 的研究是有着比较重要的学术意义和实用价值的。1.3 本文安排与内容图 1.

26、1 温度控制系统结构框图本文所设计的温度控制系统结构图如图 1.1 所示，左半部的上部为前向通道， 即测温部分：由激光器引起的温度变化经铂电阻( pt1000)温度传感器（采用桥式电 路测量）转换成电信号，再由 a /d 转换器（ad7711）送入到控制单元（at89c52） 中，下部为后向通道，即控温部分：经 ad7711 送入的信号与设定的温度信号进行比 较，所得的偏差信号经过调整后，输出的数字控制量由 d/a 转换器（ltc5620）进入 半导体制冷块（tec）的驱动电路，进而对被控半导体激光器进行加热或制冷，从而 达到控制半导体激光器温度的目的。根据此框图我们制作了一套将温度控制在 2

27、5 的系统，对此种方法进行了验证，并达到了小于 0.5的控制精度。本论文主要包括以下几个部分：第一部分，控制单元和显示单元的设计；第二 部分，前向通道设计；第三部分，后向通道的设计。第二章控制单元及显示器件的选择与设计2.1 电源的选择由于半导体制冷块的工作电流比较大，若使用同一电源可能会对其它电路造成一 定的影响，因此本系统选用了两个电源分别为 tec 和控制电路供电，其中为 tec 供 电的是输出电压 15v，最大输出电流 7a 的开关电源，另一个为控制电路供电的开关 电源的输出电压是 12v，最大输出电流为 5a。因为 ad7711 等 ic 的工作电压都是 5v，所以需要将 12v 转

28、换为 5v。为此我们选 择了一支 7805。7805 是一种三端集成稳压器，集成稳压器是指将功率调整管、取样 电路、基准稳压、差分放大器及启动、保护电路等全部元器件制作在一块半导体芯 片上的一种稳压集成电路。其中 7805 具体属于三端固定输出正电压稳压器，其输出 电压固定为 5v，将电源的 12v 加到它的输入端，就可以得到 5v 的输出电压为系统 的 ic 供电。为了提高测量精度，桥式电路的工作电压需要达到一定的精度，为此本系统使 用了精密电压源 ad587 为桥路供电。ad587 可提供 10.000 v 5 mv 的高精度电压， 其针脚定义如下：1、3、7 为保留针脚悬空不用，2 号脚

29、为输入，6 号脚为输出，5 号脚和 6 号脚用于通过外接电容和可调电阻得到更加精确的输出电压。2.2 控制单元的选择单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低，控制功能强及运算速度块等 特点，非常适合作为本系统的控制单元。在我国使用最多的是 intel 公司的 mcs51 系列单片机，它包括 3 个基本型 8031、8051、8751，mcs-51 具有比较大的寻址 空间，地址线宽达 16 条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达 216=64kb， 这作为单片机控制来说已是比较大的了，mcs51 同时具备对 i/o 口的访问能力， 并且集成了几乎完善的 8 位中央处理单元，而中央处理单元

30、中集成了方便灵活的专 用寄存器，具备硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指 令，这些都给应用提供了极大的便利。mcs-51 的指令系统近乎完善，指令系统中包 含了全面的数据传送指令、完善的算术和逻辑运算指令、方便的逻辑操作和控制指 令、对于编程来说，是相当灵活和方便的。我们选用的是具有 8052 结构的 at89c523。 at89c52 是美国 atmel 公司生产的低电压，高性能 cmos8 位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（perom）和 256bytes 的随机存取数据存储器（ram），器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技

31、术生产，与标准 mcs51 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（cpu）和 flash 存储 单元，功能强大 at89c52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。主要性能参数如下与 mcs51 产品指令和引脚完全兼容8k 字节可重擦写 flash 闪速存储器1000 次擦写周期全静态操作：0hz24mhz三级加密程序存储器2568 字节内部 ram32 个可编程 i/o 口线，分为 4 组3 个 16 位定时/计数器8 个中断源可编程串行 uart 通道低功耗空闲和掉电模式 其针脚定义如表 2.1 所示:针脚 号针脚符号针脚功能简介18p1.0 p1.7p1 是

32、一组带有内部上拉电阻的 8 位准双向 i/o 口，它的功能是 单一的，只能用作数据的输入/输出。当用作输出端口时，可 直接输出数据，但当 p1 口的某位作为输入时，必须先向该位 写高电平，再写入数据。同时 1 脚即 p1.0 可以用来作定时器/ 计数器 2 的输入端（t2），2 脚即 p1.1 可以作为定时器/计数器2 的外部控制输入（t2ex）。9rst复位输入。当振荡器工作时，rst 引脚出现两个机器周期以上 高电平将使单片复位。不使用复位时，一般将此位先接 10f 有极电容的负极，电容的正极接5v。1017p3.0 p3.7p3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位准双向功能口。第一功能

33、是作为通用 i/o 口，每位可分别定义为输入和输出。p3 口更重 要的用途是它的第二功能，10 号脚：rxd，串行输入口；11 号 脚：txd，串行输出口；12 号脚：txd，串行输出口；13 号脚： int1，外中断 1；14 号脚：t1 定时/计数器 1；15 号脚：t1 定 时/计数器 1；16 号脚：wr，外部数据存储器写选通；17 号脚：rd，外部数据存储器读选通。18xtal1振荡器倒相放大器的输入。使用外振荡器时，必须接地电位。19xtal2振荡器的倒相放大器的输出和内部时钟发生器的输入。当使用 外振荡器时，接收外振荡器信号。20gnd输入工作电压地端。2128p2.0 p2.7

34、p2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 的输出缓 冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 ttl 逻辑门电路。对端口 p2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作 输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚 被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行 movxdptr 指令）时， p2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 movxri 指令）时，p2 口输出 p2 锁存器的内容。flash编程或校验时，p2 亦接收高位地址和一些控制信号。29psen程序存储器输出允

35、许。从片外程序存储器取数时，每个机器周 期内 psen 激发两次（然而，当执行片外程序存储器的程序时， psen 在每次存取片外数据存储器时，有两个脉冲是不出现的）。 从内部程序存储器读取指令时，不激发 psen。30ale/prog地址锁存允许输出。当访问外部程序存储器或数据存储器时， ale（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下，ale 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信 号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每 当访问外部数据存储器时将跳过一个 ale 脉冲。在进行 flash 编程时，该引脚还是编程脉冲输入端（prog）。31ea/v

36、pp外部访问允许。当 ea 为高电平时，cpu 执行片内程序存储器指 令。当 ea 为为低电平时，cpu 只执行片外程序存储器指令。 flash 存储器编程时，该引脚加上+12v 的编程允许电源 vpp。3932p0.0 p0.7p0 口。在访问外部数据存储器或程序存储器时，p0 口是一个 真正的双向数据总线口，并分时送出地址（低 8 位）和数据。 同时 p0 口也可以作为一般 i/o 口使用，也是准双向口，但是 此时必须外接上拉电阻。40vcc输入工作电压正端。表 2.1at89c52 针脚功能表3对于本系统，使用了该芯片的 p1 口、p2 口、p3 口，rst 接 10f 电容后接5v，e

37、a/vpp 接5v。工作电压使用5v。at89c52 在本系统中的主要作用是：控制 ad7711 和 tlc5620 正常工作，读取 ad7711 转换的数据，并转换成温度，根据测得 的温度和目标温度计算差值，根据差值控制 tlc5620 的输出值。对于系统软件的设计，使用的是 c 语言程序设计，c 语言和汇编比较起来，具 有简洁、紧凑，使用方便灵活等特点，并且程序易读性更强。使用的 c 编译器是： keil uvision2，keil uvision2 是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它 支持众多不同公司的 mcs51 架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还 支持 plm

38、，汇编和 c 语言的程序设计，它的界面和常用的微软 vc+的界面相似，界 面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。2.3显示模块2.3.1 显示模块的选择对于本系统而言需要显示预设的温度和测得的温度值，我们使用的是字符型液 晶显示模块 1602c，字符型液晶显示模块是一类专用于显示字母、数字、符号的点 阵型液晶显示模块，它具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点。1602c 共有 16 个引脚（15 和 16 为空脚），针脚功能定义如表 2.2 所示。具体与 单片机的连接方式见附录 i。针 脚 号针脚 符号针脚功能简介1gnd输入工作电压地端。2vdd输入工作电压正端。3vo

39、显示偏置电压，用于液晶对比度调整，接地时对比度最大，接正电源 时对比度最低。4rs数据/命令控制。高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。5rw读写/控制。高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。rs 和 rw 都 为低电平时，写入指令或显示地址；rs 为低而 rw 为高时，读忙信号； rs 为高电平而 rw 为低电平时，写入显示的数据。6e使能端。由高电平跳变为低电平时，1602c 执行命令。7d0 14d78 位双向数据线。表 2.21602c 针脚功能简介2.3.2 显示模块的软件设计1602 液晶模块内部的字符发生存储器（cgrom)已经存储了 160 个不同的点阵字 符图形，

40、每一个字符都有一个固定的代码，需要显示哪个字符只需将它的代码写入 数据寄存器即可。1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令，如表 2.3 所示。它 的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的，具体指令功能简述如 下：（1 为高电平，0 为低电平）指令 1：清显示，指令码 01h,光标复位到地址 00h 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00h。指令 3：光标和显示模式设置 i/d：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 s: 屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令 4：显示开关控制。 d：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电 平

41、表示关显示； c：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光 标； b：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令 5：光标或显示移位 s/c：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令 6：功能设置命令 dl：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线； n： 低电平时为单行显示，高电平时双行显示； f: 低电平时显示 5x7 的点阵字符， 高电平时显示 5x10 的点阵字符。指令 7：字符发生器 ram 地址设置。 指令 8：ddram 地址设置。指令 9：读忙信号和光标地址 bf：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能 接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令

42、 10：写数据。 指令 11：读数据。 由这些指令可知，每次在对液晶模块写命令或写显示数据时，必须判断模块是否忙，即读取 d7，当 d7 为高电平时必须等待，直到 d7 为低电平时，再进行操作。 对于程序而言，第一是要初始化液晶显示模块，即设定各种显示模式，本系统设定 的显示模式是：8 位 5*7 点阵；光标，闪烁开；字不移动光标自行移动。然后可以 配合相应的控制命令（rs 和 rw 相配合）进行显示：首先判断是否忙，然后将要显 示的地址写入显示模块，再将要显示的字符的代码写入显示模块，即可以显示要显示的字符。具体程序详见附录 ii。指令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d01清显示000

43、00000012光标返回000000001*3置输入模式00000001i/ds4显示开/关控制0000001dcb5光标或字符移位000001s/cr/l*6置功能00001dlnf*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址（agg）8置数据存储器地址001显示数据存贮器地址（add）9读忙标志或地址01bf计数器地址（ac）10写数据到 cgram 或 ddram10要写的数11从 cgram 或 ddram 读出数 据11读出的数据表 2.31602c 显示指令表第三章前向通道的设计要想达到控温的目的，首先必须可以准确的测得半导体激光器的温度，而前向 通道的设计目标就是要准确测得

44、目标的温度，这主要包括以下这几个方面：3.1 温度传感器部分3.1.1 温度传感器的选择传感器是一种能把特定的被测量信息（包括物理量、化学量、生物量等）按照 一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。常用的温度传感器有 p-n 结温度 传感器、热敏电阻、热电偶、热电阻（包括铂电阻、铜电阻等），其中铂电阻有良好 的线性和高温稳定性，这是因为铂在氧化性介质或高温中物理和化学性质稳定，因 此本系统选用 pt1000 铂电阻（1000 表示其电阻为 1k）为测温元件，其电阻随温度变化可用公式计算：rt = r0(1 + at + bt 2 )- 方程 1其中：t 的单位，r0=1000(0时标准电阻值)，a=3.908